第一次1964年3月5日至3月30日，彭加木和几个科学工作者环罗布泊一周，采集了水样和矿物标本，对当时流入罗布泊的三条河流(塔里木河、孔雀河、车尔臣河)河水的钾含量做了初步的研究，认为罗布泊是块宝地，可能有重要的战略资源。
第二次1979年11月15日和12月20日，经国务院批准，中日两国电视台组成《丝绸之路》摄制组，到罗布泊实地拍摄，聘请彭加木为顾问，先期到罗布泊进行了细致的科学考察
。此行取得了许多骄人的科研成果，为国家寻找到了许多稀有的宝藏，填补了我国一些重大科研领域的空白，纠正了外国探险者的一些谬误。科学考察结束后，又为中日两国摄制组找到了从古墓地、兴地山进入楼兰的道路，还重走了从楼兰环绕罗布泊到达若羌的丝绸之路中道。
第三次1980年5月8日至6月17日，他任中国罗布泊科学考察队长，首次穿越了全长450公里的罗布泊湖盆(1972年前这里是水乡泽国，无法穿越)。考察队在湖盆中采集了众多的生物、土壤标本和矿物化石，收集了很多的第一手科考资料，为我国综合开发罗布泊做了前瞻性的准备。不幸的是他在这次考察中失踪了。
问题是据说彭加木在第一次科考前就查出了癌症，但是第一次科考距离彭家木失踪有大约17年。这段时间癌症为什么没有夺去他的生命？还有为什么第一次科考和第二次科考之间相距了16年之久？
无责任猜想：工程设施里的大量仪器中可能有一台医疗仪器，而彭加木的癌症可能早就在他不知情的情况下被治好了……